近几年,硅烯在银衬底下物性的研究成为很受欢迎的课题,这也是我的工作以硅烯作为研究内容的原因。MauroSatta等人的研究发现,他们认为Ag(111)衬底的硅烯模型,一般是硅和银之间的混溶9。然而,最近有的文献中说明,硅银界面的形成是发生在Ag(111)内部第一层的露台,而不是他们的顶部10。对此,科学家依据密度泛函理论,利用扫描隧道显微镜,研究并且揭示了硅和最上层银原子成核过程中最基本的交换机制。他们的研究结果表明,要想正确的描述硅和Ag(111)界面,必须要考虑到硅银的强相互作用11。同时这也是我的工作中心和研究目的所在。80456
相关科学家都曾验证,硅银在常温下是不混溶的,硅烯可以在Ag(111)表面衬底上合成,且可以形成若干不同的结构模型12。我的毕业设计工作在一定程度上也说明了类似问题,与文献中的观点相一致。同时支持硅烯存在的主要观点是:线性电子对分散在费米能级,依
托于狄拉克锥体的附近。实际上,Si原子与其它原子发生强烈相互作用是在Ag衬底下发生的。并且同时驱逐银原子,诱导界面的产生,或是在第一层内部台阶重建,而不是在衬底的
顶部13。出人意料的是,至今在银表面的硅反应从来没有实际的理论计算,并且没有令人信
服的精确度的结果。部分文献中的研究,最初的假设,是在第一硅层上用未经改造的Ag(110)或Ag(111)顶部作为衬底,并没有考虑其他的假设。
他们做了对Si/Ag(111)界面上单个硅原子与Ag(111)的相互作用的模拟。对硅的两个最稳定的吸附位是hcp(T4)和fcc(H3),分别为图1。6(a)和图1。6(b)。对于两个位点,由此计算的硅吸附能量值是Eads≈3。6eV,66mV的H3位点具有更高的相对稳性 。当硅被吸附,释放的能量可以由系统通过不同的相互排斥的进程来消散:(i)它可以分散在银散装的声子浴,(ii)它能在Ag(111)面促进对硅原子吸附,(iii)可以通过Si原子以用于促进吸附区局部的Ag原子反应。同时这些不同的通道在同一时间上可以不同的程度来填充。由于复杂的动态多层次方法,他们认为(i)点的讨论超出现在的工作的目的,这适用于最近的量子力学中研究金属的方法。因此,依据计算能量学和通过构建反应最小能量路径的可能性更大事件,最终他们把注意力集中在点(ii)和(iii)。图1。6Ag(111)衬底下,硅原子在T4和H3位点吸附,红色球为硅,蓝色球为银他们的后续工作用Fe/Cu(100)结构作为参照,进行比较。实验结果表明无论是总能量,还是从第一Si层嵌入到第二Si层的传递势垒下降的能量,可使之用来交换过程中吸附原子因此,类似于Fe/Cu(100)组成的结构中,一个Si原子吸附的能量加N个Si的嵌入式原子的能量,预计会比一个系统的能量更高。此外,离散的Si原子到达嵌入式岛的概
率随着岛的尺寸变大和交换过程中能量势垒增大而增加,预计将随着n的增加而减少,如在Fe/Cu(100)结构也是如此15。因此,在Si-Ag交换反应发生中岛的尺寸急剧增大,从而导致残存Si吸附原子的进一步嵌入。结果是,整个过程引起岛屿凹陷的形成和新的Ag(111)梯型结构。
在他们的工作中,我们可以了解到Si/Ag(111)界面的成核过程。通过结合DFT和STM研究,证明了利用在吸附过程中释放的多余的能量,硅原子可以穿透第一银层和银原子交换的位置。他们研究,对最近文献里实验观察的Si/Ag(111)成长过程,找到了一个自然的解释:嵌入式Si原子被限制在第一Ag(111)层,它们作为种子来修复岛屿的凹陷。这样的结果同也告诉我们描述硅银表面反应时不能忽略Si/Ag(111)界面的形成16。